2 Teenager gewannen 50.000 US-Dollar für die Erfindung eines Geräts, das giftige Mikroplastik aus dem Wasser filtern kann

• Victoria Ou und Justin Huang, beide 17, gewannen 50.000 Dollar für ihr Mikroplastik-Filtergerät.
• Es handelt sich um das erste Filtersystem, das erfolgreich Ultraschall einsetzt, um Mikroplastik aus Wasser zu filtern.
• Sie hoffen, ihr Gerät für Wasseraufbereitungsanlagen skalieren zu können, um die Mikroplastikverschmutzung weltweit zu reduzieren.

Zwei Teenager aus Woodlands, Texas, haben ein Gerät erfunden, das helfen könnte, eine der am weitesten verbreiteten und schwierigsten Formen der Umweltverschmutzung auf der Erde zu bekämpfen: Mikroplastik.

Diese mikroskopisch kleinen Plastikpartikel kommen in den tiefsten Teilen der Ozeane und auf dem Gipfel des Mount Everest vor. Sie sind in allem enthalten, vom Staub in Ihrem Zuhause bis hin zu Ihrer Nahrung und Ihrem Wasser.

Schätzungen zufolge inhalieren und verschlucken wir jede Woche Plastik im Wert einer Kreditkarte. Es kann in unseren Lungen, unserem Blut, unserer Muttermilch und unseren Hoden landen.

Victoria Ou und Justin Huang, beide 17, hoffen, dies eines Tages mit ihrem preisgekrönten Gerät zu verhindern, das Mikroplastik mithilfe von Ultraschallwellen – also hochfrequenten Schallwellen – aus dem Wasser entfernt. Ihr Gerät ist das erste, das diese Methode erfolgreich einsetzt.

Ou und Huang präsentierten ihre Arbeit letzte Woche auf der Regeneron International Science and Engineering Fair (ISEF) in Los Angeles, wo die besten Teilnehmer von Wissenschaftsmessen aus aller Welt zusammenkamen, um ihre Projekte vorzustellen und um Preise im Wert von 9 Millionen Dollar zu konkurrieren.

Das texanische Duo belegte den ersten Platz in der von Google gesponserten Kategorie „Geo- und Umweltwissenschaften“ und heimste zudem den mit 50.000 US-Dollar dotierten Gordon E. Moore Award for Positive Outcomes for Future Generations ein.

Obwohl sich die Ultraschalltechnik noch in einem sehr frühen Stadium befindet, hoffen die Gymnasiasten, dass sie eines Tages Plastik aus dem Trinkwasser sowie aus dem Industrie- und Abwasser filtern kann, das die Menschen in die Umwelt leiten.

„Das ist das erste Jahr, in dem wir das machen“, sagte Huang hinter den Kulissen zu Business Insider, nachdem er die Auszeichnung erhalten hatte. „Wenn wir das verfeinern könnten – vielleicht mit professionellerer Ausrüstung, vielleicht in ein Labor gehen, anstatt es von zu Hause aus zu testen – könnten wir unser Gerät wirklich verbessern und es für die Massenproduktion vorbereiten.“

Es ist unklar, welche Auswirkungen Mikroplastik auf die menschliche Gesundheit hat. Viele in Kunststoffen vorkommende Chemikalien werden jedoch mit einem erhöhten Krebsrisiko, Fruchtbarkeits- und Entwicklungsstörungen sowie Hormonstörungen in Verbindung gebracht. Und wir sind noch weit davon entfernt, Mikroplastik loszuwerden.

Die Herausforderung, Mikroplastik zu filtern

Im vergangenen Herbst besuchten Ou und Huang beim Brainstorming für ihr ISEF-Projekt eine Wasseraufbereitungsanlage. Sie wollten herausfinden, ob es in solchen Anlagen bereits Geräte gibt, mit denen sich Mikroplastik aus dem Abwasser entfernen lässt.

Die Antwort, so stellten sie fest, war nein. Die EPA regele Mikroplastik nicht, erklärten die Mitarbeiter Huang und Ou, deshalb entferne man es nicht aus dem Abwasser.

„Von da an wussten wir, dass wir uns auf dieses Thema konzentrieren mussten“, sagte Huang gegenüber BI.

Selbst wenn die EPA morgen mit der Regulierung dieser schädlichen Plastikpartikel beginnen würde, seien die bestehenden Entfernungsmethoden problematisch, sagte Huang.

Eine Lösung besteht in der Verwendung chemischer Koagulantien wie Aluminiumhydroxid, die – wenn sie dem Wasser zugesetzt werden – Mikroplastik zu größeren, leichter zu filternden Klumpen zusammenklumpen. Chemische Koagulantien können jedoch auch die Umwelt verschmutzen und den pH-Wert des gereinigten Wassers beeinträchtigen. Außerdem sind sie teuer.

Es gibt auch einige physikalische Filter, die jedoch leicht verstopfen. Und biologische Lösungen, wie der Einsatz von Enzymen zum Abbau von Kunststoffen, sind nicht effizient genug, um dieses Problem im großen Maßstab zu lösen.

„Wir wollten dafür eine Lösung finden, weil die aktuellen Lösungen nicht wirklich effektiv sind“, sagte Huang.

Also machten sich Ou und Huang – die seit der Grundschule befreundet sind und ihr gemeinsames Interesse an der Umwelt verbindet – daran, eine eigene umweltfreundliche, kostengünstige und effiziente Lösung zu erfinden.

Wie es funktioniert

Das Gerät von Huang und Ou ist bemerkenswert klein, etwa so groß wie ein Stift. Es handelt sich im Wesentlichen um eine lange Röhre mit zwei Stationen elektrischer Wandler, die Ultraschall als zweistufigen Filter verwenden.

Während das Wasser durch das Gerät fließt, erzeugen die Ultraschallwellen einen Druck, der Mikroplastik zurückdrängt, das Wasser aber weiter vorwärts fließen lässt, erklärte Ou. Was am anderen Ende herauskommt, ist sauberes, mikroplastikfreies Wasser.

Die beiden Teenager testeten ihr Gerät an drei gängigen Arten von Mikroplastik: Polyurethan, Polystyrol und Polyethylen. In einem einzigen Durchgang kann ihr Gerät zwischen 84 % und 94 % des Mikroplastiks aus dem Wasser entfernen, so eine Pressemitteilung.

Zukünftige Arbeit

Ou und Huang sind überzeugt, dass ihre Technologie in Kläranlagen, industriellen Textilfabriken, Kläranlagen und ländlichen Wasserquellen eingesetzt werden könnte. In kleinerem Maßstab könnte sie Mikroplastik in Waschmaschinen und sogar in Aquarien filtern.

Doch zunächst ist noch mehr Arbeit zu leisten. „Um dieses Stadium zu erreichen, brauchen wir meiner Meinung nach noch viel mehr Verarbeitung“, sagte Ou. „Das ist ein ziemlich neuer Ansatz. Wir haben nur eine Studie gefunden, die versucht hat, mithilfe von Ultraschall den Partikelfluss im Wasser vorherzusagen, aber sie hat sie noch nicht vollständig herausgefiltert.“

Huang stimmt zu. „Ich hoffe, dass wir es schaffen, das Ganze zu vergrößern, aber zuerst müssen wir es verfeinern, denn diese Technologie steckt noch in den Kinderschuhen“, sagte er.

Ihr Preisgeld von 50.000 US-Dollar könnte ihnen dabei helfen, dorthin zu gelangen. In der Zwischenzeit genießen sie jedoch den Moment.

„Wir waren einfach glücklich, dass wir zur ISEF gehen konnten. Ursprünglich hatten wir nicht allzu viel erwartet, aber den ersten Platz und die höchste Auszeichnung zu bekommen, ist viel mehr, als wir je erwartet hätten“, sagte Ou.

„Das ist etwas, wovon ich mein ganzes Leben geträumt habe, und ich kneife mich immer noch und versuche herauszufinden, ob es wahr ist oder nicht“, sagte Huang.

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